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全球生物质能发展这些趋势值得关注——丹麦篇

来源:生物质能观察作者:张基祥 王乐乐2022/1/14 11:22:44我要投稿

北极星碳管家网讯:近日国际能源署生物质能执行委员会(IEA Bioenergy Executive Committee)发布了《2021 IEA 生物质能国家报告》。报告统计了截止到2019年IEA各成员国生物质能的发展情况,包括了中国、欧盟、美国、德国、英国、巴西、印度、日本、加拿大等共计27个国家和地区。内容涵盖了可再生能源(生物质能,核能,水能、太阳能、风能)各自的占比,以及各国生物质能在电力、供热和交通各应用中的发展情况。中国产业发展促进会生物质能产业分会将基于本报告进行国家系列专题报道,就主要国家的生物质能发展情况进行详尽的分析。

本篇将以丹麦作为研究案例进行行业研究分析,本篇将从能源消耗、生物质能各类应用以及研究重点等方面介绍丹麦生物质能整体发展情况,供行业人士参考。

2019年,可再生能源占丹麦能源供应总量的36%,生物质能源扮演着重要的角色,占可再生能源供应的四分之三。生物质能源的主要应用是可再生能源供热,包括直接供热和区域集中供热(占大部分)。在集中供热工厂中,用生物质取代化石燃料是一种明显的趋势,超过60%的集中供热都是由生物质生产的。其中,秸秆起着重要的作用,但也包括进口的木质生物质(木片、颗粒)和垃圾等。

丹麦的电力生产已经朝着可再生能源迈出了重大一步,化石燃料的份额从2010年的66%下降到2019年的20%。主要增长是风能,现在占丹麦电力产量的一半以上。生物质发电占比约20%,主要是热电联产机组(CHP)生产的。

在过去的十年中,生物燃料在运输中的作用相对稳定,占比在5%左右。一般使用B7生物柴油和E5燃料乙醇汽油。

1、国家概况

丹麦国土总面积4万平方公里,580万人口。丹麦拥有相对平坦的地形,几乎没有海拔。超过60%的土地为耕地,只有16%为林地。

从能源消费结构上看,丹麦的人均最终能源消耗约为2.34 吨油当量 (toe)。与其他国家相比,工业在终端能源消费中的比重偏低。大约一半的最终能源消耗在住宅领域和服务。(如表1所示)。

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表1. 2019年丹麦全行业人均能源最终消费分布

在政策方面上,丹麦有义务遵守2030年和2050年的国际和国家约束性目标以实现巴黎协定的目标。根据丹麦气候法案,减排目标将具有法律约束力,并设定了一个数字要求现任和未来气候部长采取行动以实现温室气体减排目标。每年,气候委员会将评估政府是否走在实现气候法案目标的正确道路上。相比起欧盟气候计划目标,丹麦拥有更严格的气候法案。规定到2030年,温室气体的排放量要比1990年减少70%,最少55%的能源消耗来资源可再生能源;90%的热力来自于除煤、石油和天然气以外的资源;电力要100%使用清洁能源。

如图1所示,2019年丹麦的总能源供应为669 PJ,其中化石燃料(石油、天然气、煤炭)依旧是能源系统的重要组成部分,约为58%。可再生能源的份额为36%,约为240PJ。其中,175PJ为生物质能约占总能源供应的26.2%(绿色部分),其次是风能58PJ和太阳能6PJ(黄色部分)。进口电力约为 21PJ(红色部分),占丹麦总能源供应量的3%。

2006年至2013年丹麦能源供应总量呈下降趋势,2013年后稳定在700PJ左右。在过去几年中,丹麦能源结构有明显的从化石燃料转向可再生能源的趋势。与2010年相比,煤炭在总能源供应中的份额从20%下降到5.5%,天然气从22%下降到16%,而石油稳定在36%左右。同期的份额可再生能源的占比从20%稳步上升至36%。

2019年可再生能源供应总量以生物质能和风能为主。这太阳能的份额还比较小。生物质能在能源供应总量中的总体份额与5年前相比,从20.3%增加到26.2%,而太阳能和风能加起来从7.4%增加到9.6%。

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图1:2000年至2019年丹麦能源供应量及组成

2、生物质能总体发展

图2主要介绍了丹麦生物质能变化过程。生物质固体燃料占据了丹麦生物质能的主要部分 (75%,绿色部分)。他们包括薪材、木屑、木屑和秸秆。其他生物质能类型包括可再生的生活垃圾 (12%)、沼气 (7.5%)、生物柴油 (4%) 和生物汽油 (1%)。这其中生物质固体燃料增长明显,从2000年的40PJ 增长到 2019 年的127PJ. 主要增长是热电联产项目,特别是替代化石燃料的区域供热。

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图2:2000年至2019年丹麦生物质能供应量及组成

3、丹麦生物质能在不同部门的使用

生物质能在电力、交通和供热等终端能源消费中的占比约为26.5%。其中生物质发电占总用电量的16.8%;生物燃料占交通运输能源消耗的5%,而生物质能供热为43.6%。

3.1 电力

丹麦电力生产已经迈向可再生能源发展,化石燃料(主要是煤炭)发电量的份额从 2010 年的 48% 下降到 2019 年的不到 10%。风能发电是目前丹麦电力增长的主要引擎,现在约占丹麦电力消耗的 45%。尽管如此,生物质能的份额也有 17%,主要来自于热电联产。与此同时,化石能源发电量的减少也导致电力进口份额增加,据统计2019年进口电力约占总电力消耗的16%。

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图3:2000年至2019年丹麦电力供应量及组成

3.2 供热和燃料领域应用

图4展示了近20年来丹麦燃料和供热演变过程。丹麦的燃料/热量的38%是基于直接使用化石燃料(天然气、石油、和煤)产生的,45% 来自分布式热能(部分是化石,部分是可再生,浅绿色和白色部分)剩余的16%则是基于直接使用生物质产生的。直接使用天然气和石油自 2014 年以来趋于稳定,可再生分布式热能近些年来也在逐步增长。

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图4:2000年至2019年丹麦供热和燃料供应量及组成

具体到供热方面看(图5),生物质供热逐年稳步增长,占总热能供应超过60%。值得注意的是从 2000 年到 2019 年生物质能供热从20PJ增长达到70PJ,主要原因是生物质热电联产项目大量投入使用。

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图5:2000年至2019年丹麦供热供应量及组成

3.3 交通运输业的应用

图6显示了丹麦交通运输中使用的能源类型。柴油是丹麦的主要运输燃料,柴油的消费量仍在增加直到最近几年才有所下降。在2010 年至 2012 年间,生物质燃料大幅增加。但到2012 年后趋于稳定,生物质燃料占总交通能源消耗的5% 左右。主要的生物燃料是生物柴油,这与柴油燃料在丹麦运输中的主导地位是一致的。生物柴油占柴油消耗的 6.3%,生物乙醇平均占汽油消耗的 3.3%。2019 年,清洁电力占交通能源使用总量的 0.9%,这主要是电力在铁路系统上的应用。电动汽车所需电力约占交通能源使用总量的 0.11%,但可以预计在未来几年会增长。

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图6:2000年至2019年丹麦交通运输业供应量及组成

4、丹麦生物质能研究重点

丹麦的生物质能研究现在向着更高水平的生物质能利用方向发展。丹麦在过去的30 年来积极参与不同的国家和国际间的项目合作。丹麦生物质能领域的研究活动涵盖了广泛的主题,如生物质供应、处理和预处理;涉及到生物质燃烧的材料、腐蚀、结垢、效率、和减排等课题;沼气工艺、效率、原料;生物质液体燃料;和生物质热解气化和工艺改进等。

丹麦政府对建造和运营沼气厂提供非常优惠的补贴,这导致了以粪便和能源作物为原料的沼气发电量大幅增长。虽然沼气可以直接用于热电联产,目前很多项目经提纯并送入国家天然气管网,截止到2020年底,生物天然气量在天然气供给量中占比超过20%。2019年,在丹麦的Kliplev开始建设欧洲最大的沼气厂之一,预计到2022年,该工厂将满负荷运转,每年生产4100万立方米的生物天然气。

2020年,丹麦政府开始实施一项关于可持续木材生物质的法律。该法律规定,必须核实和记录用于加热和电力目的的木材符合各种可持续标准。丹麦在践行碳减排方面做出卓越功绩,以生物质能为代表的可再生能源在总能源消费中的比例逐年增长,生物质能在供热领域发挥了举足轻重的作用,近年来,丹麦政府通过免除能源税和碳税等多种方式支持生物质能产业发展,可为我国产业发提供了新的发展思路。


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